[发明专利]一种基于SSIM的HEVC视频编码率失真优化与码率控制算法

摘要

本发明公开了一种基于SSIM的HEVC视频编码率失真优化与码率控制算法，所述视频编码率失真优化算法采用了基于SSIM的视频评价方法，通过SSIM模型计算视频失真DSSIM获取率失真优化模型的拉格朗日乘子λ；并由λ此计算视频编码中的率失真代价；所述码率控制算法采用了视频编码中的二次R‑Q模型，来表征视频编码码流中的纹理残差比特与边信息码率间的关系，以此计算率失真模型中的编码参数QP，以及编码过程中的视频序列特征参数α和β的更新值。本发明能在保持图像质量不变的情况下进一步降低码率，且所获得码流更加平稳。

主权项

一种基于SSIM的HEVC视频编码率失真优化与码率控制算法，其特征在于：所述视频编码率失真优化算法采用了基于SSIM的视频评价方法，通过SSIM模型计算视频失真DSSIM获取率失真优化模型的拉格朗日乘子λ；并由此计算视频编码中的率失真代价；设Ri为编码视频片段的目标码率；为边信息码率的预测值，建立二次R‑Q模型，模型中b1与b2为模型参数，MAD为原始帧与预测帧差值的绝对值平均，Qstep为量化步长，基于视频图像的时空相关性，使用之前已编码帧对应位置的边信息码率进行预测，取Ri与的差值作为当前编码单元的纹理残差比特数；以公式(15)描述为；公式(15)所述码率控制算法采用了视频编码中的二次R‑Q模型，来表征视频编码码流中的纹理残差比特与边信息码率间的关系，以此计算率失真模型中的编码参数QP，以及编码过程中的视频序列特征参数α和β的更新值；所述视频编码率失真优化算法，计算视频失真的方法为；设视频中某一场景画面以码率R编码前后，相同对应区域为x、y，其中μx、μy分别为x、y的均值，体现了图像的亮度信息；σx、σy为x、y的方差，反映其对比度信息；σxy为x、y的相关系数，反映其结构信息的相似性；c1与c2是两个很小的正数，以避免分母为零或者接近零时造成的奇异性；则x、y区域上的结构相似度SSIM计算方法如公式(10)所示；公式(10)对应的视频失真DSSIM计算公式为公式(11)DSSIM＝1‑SSIM；计算率失真代价的方法为，设与该视频的序列特性相关模型参数为C和K，α＝CK，β＝‑K‑1；则由率失真RD模型获得的拉格朗日乘子λ如公式(13)所示；公式(13)进一步得出率失真代价J的计算公式(14)J＝DSSIM+λR。